[发明专利]一种改善全氟磺酸膜甲醇渗透率的方法

摘要

本发明采用在全氟磺酸膜(Nafion)中参杂磺化石墨烯(SGO)的方法，降低Nafion膜的甲醇渗透率。本发明合成的SGO的加入对SGO/Nafion复合膜的吸水率和溶胀度有增加，甲醇渗透率有明显的降低。吸水率从纯Nafion膜的38％增加到复合膜的122％；溶胀度从纯Nafion膜的108％增加到复合膜的204％；纯的Nafion膜的甲醇渗透率1.4×10^‑6cm²·S^‑1，随着SGO含量的增加，SGO/Nafion复合膜的甲醇渗透率降低了37％‑84％，最低的为Nafion‑8％‑SGO复合膜，其甲醇渗透率仅为0.22×10^‑6cm²·S^‑1。这对于Nafion膜的应用有了很大的提高，提高燃料电池的性能，增加其使用寿命。

主权项

一种改善全氟磺酸膜甲醇渗透率的方法：采用磺化石墨烯来降低全氟磺酸膜甲醇渗透率；磺化所用的试剂为带有磺酸基的重氮盐，使其与氧化石墨烯反应，得到磺化石墨烯；合成带有磺酸基的芳基重氮盐所用的对氨基苯磺酸在15℃‑25℃温水浴中溶解；然后在10℃‑35℃条件下在上述溶液中加入亚硝酸钠(NaNO₂)，当NaNO₂完全溶解，成为混合均一的溶液后，在搅拌条件下将此溶液倒入到包含1mL浓HCl的30mL冰水中，并将温度保持在冰水浴中40min‑100min，形成芳基重氮盐；在15℃‑25℃温度范围内加入固体氧化石墨烯(GO)并加入50mL‑100mL水配成GO水溶液，匀速搅拌均匀，在磺化反应的温度下，往GO水溶液中滴入所合成的重氮盐溶液，并保持在该温度范围内，磺化反应后进行离心处理，并用去离子水洗数次，直至中性，得到磺化石墨烯溶液，冷冻干燥，得到固体磺化石墨烯。